PCB新聞 - PCB佈線科技示例

混合訊號電路板的設計非常複雜。 元件的佈局和佈線以及電源線和地線的處理將直接影響電路效能和電磁相容效能。 本文將介紹數位和類比電路的分區設計，以優化混合訊號電路的效能。

在 PCB板, 减少數位信號和類比信號之間的相互干擾, you must underst和 the two basic principles of electromagnetic compatibility (EMC) before designing:

·盡可能减小電流回路的面積；

·系統僅使用一個參攷面。

如果系統中有兩個基準面，則可能形成偶極子天線。 如果訊號不能通過盡可能小的環路返回，則可能形成大的環路天線，在設計中應盡可能避免這種情況。

在混合訊號電路板上分離數位接地和類比接地，以便實現數位接地和類比接地之間的隔離。 雖然這種方法是可行的，但這種方法存在許多潜在問題。 這一問題在複雜的大規模系統中尤為突出。 最關鍵的問題是它不能跨越分區間隙。 一旦劃分間隙佈線，電磁輻射和訊號串擾將急劇增加。 PCB設計中最常見的問題是訊號線穿過分割的接地或電源線，並產生EMI問題。

1、折開方法1

如果採用分裂方法1，且訊號線穿過兩個接地之間的間隙，則訊號電流的返回路徑是什麼？ 假設被分割的兩個接地在某個點連接在一起（通常是在某個位置的單點連接）。 在這種情況下，接地電流將形成一個大回路，並流經大回路。 高頻電流會產生輻射和高電感。

如果低電平類比電流流過大回路，電流很容易受到外部訊號的干擾。 當分開的接地在電源處連接在一起時，將形成一個非常大的電流回路。 此外，類比地和數位地通過長導線連接，形成偶極子天線。

瞭解電流返回地面的路徑和方法是優化混合訊號電路板設計的關鍵。 許多設計只考慮訊號電流的流向，而忽略了電流的特定路徑。 如果必須劃分接地層，並且佈線必須通過分區之間的間隙，則可以在劃分的接地之間進行單點連接，以在兩個接地之間形成連接橋，然後通過連接橋進行佈線。 這樣，可以在每個訊號線下提供直流回流路徑，從而形成的環路面積小。

使用光學隔離裝置或變壓器也可以實現跨越分割間隙的訊號。 對於前者，穿過分割間隙的是光訊號； 對於後者，穿過分割間隙的是磁場。 另一種可行的方法是使用差分訊號：訊號從一條線路流入，從另一條訊號線路返回。 在這種情況下，不需要將地面用作返回路徑。

2、折開方法2

在實際工作中，通常使用統一接地，PCB被劃分為類比部分和數位部分。 類比信號在電路板所有層的類比區域佈線，數位信號在數位電路區域佈線。 在這種情況下，數位信號返回電流將不會流入類比信號接地。

只有當數位信號連接在電路板的類比部分或類比信號連接在電路板的數位部分時，數位信號才會干擾類比信號。 這種問題之所以不會發生，是因為沒有分開的接地，真正的原因是數位信號接線不當。

PCB板設計採用統一接地，通過數位電路和類比電路的劃分和適當的訊號佈線，通常可以解决一些更複雜的佈局和佈線問題，並且不會造成一些由接地劃分引起的潜在問題。 在這種情況下，組件的佈局和分區成為决定設計優劣的關鍵。

如果佈局合理，數位接地電流將限制在電路板的數位部分，並且不會干擾類比信號。 必須仔細檢查和驗證此類接線，並遵守接線規則，否則，訊號線的不當佈線將徹底破壞電路板的設計。

3.A/D分區

當將A/D轉換器的類比接地和數位接地引脚連接在一起時，大多數A/D轉換器製造商將建議通過最短的導線將AGND和DGND引脚連接到相同的低阻抗接地。 由於大多數模數轉換器晶片沒有將類比地和數位地連接在一起，囙此類比地和數位地必須通過外部引脚連接。 連接到DGND的任何外部阻抗都會導致更多寄生電容。 數位雜訊耦合到集成電路內部的類比電路。 根據這一建議，您需要將A/D轉換器的AGND和DGND引脚連接到類比接地。

如果系統只有一個A/D轉換器，則可以輕鬆解决上述問題。 分離接地，並在A/D轉換器下將類比接地和數位接地連接在一起。

如果系統中有多個A/D轉換器，如果每個A/D轉換器下的類比地和數位地連接在一起，將產生多點連接，並且類比地和數位地之間的隔離將最小。 這是沒有意義的，如果你不這樣連接，它違反了製造商的要求。

最好的方法是在開始時使用統一接地，並將統一接地分為類比和數位部分。

這種佈局不僅滿足集成電路器件製造商對類比接地引脚和數位接地引脚的低阻抗連接的要求，而且不會形成環形天線或偶極子天線。

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